不断突破 创新致远丨三一筑工预制空腔柱技术探索发展之路
2022.02.16
三一筑工
装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑，发展装配式建筑是建造方式的重大变革。随着国家新型城镇化建设的推进以及人们生活水平的不断提高，对建筑业的发展质量和效益提出了更高要求。发展装配式建筑不仅是贯彻绿色发展理念的需要，也是实现建筑现代化的需要，同时与国家大力倡导的碳中和、碳达峰理念相一致。
目前，国内装配式框架结构体系已经取得一定的发展，但仍面临着诸多施工便利性问题，以国内主流的实心预制柱套筒灌浆体系为例：
1.实心预制柱通常重量较大，安装时需要将全部预留插筋对中插入灌浆套筒内，对起重设备性能和现场施工安装水平均提出较高要求。
图1 实心预制柱安装现场图（来自网络）
2.实心预制柱安装通常需要采用灌浆工艺，而灌浆料对外界温度较敏感，冬季低温施工难度大，并且灌浆后需要临时固定、保护，避免扰动，后续工序难以立即开展，影响施工效率。
3.套筒灌浆工艺需要专业人员及设备进行质量检测，对操作工人及现场管理水平要求高，过程施工质量控制难度较大。
针对实心预制柱安装存在的上述便利性问题，三一筑工自主研发了SPCS结构体系，作为核心产品之一的预制空腔柱，具有多种安装连接方案，操作便捷，适用不同工况，可有效提高施工效率，具体如下：
一、可调组合直螺纹套筒连接方案
SPCS预制空腔柱安装采用新型的“可调组合钢筋机械连接接头”，预制空腔柱主筋与底部预留插筋通过“可调组合直螺纹套筒”进行连接，下部后浇段范围钢筋隐蔽验收通过后，进行模板安装，在预制空腔柱的空腔内浇筑混凝土，使结构形成整体。
图2 可调组合直螺纹套筒连接方案示意图
可调组合直螺纹套筒安装速度快、容错能力强、工人操作上手快，可有效提高现场施工进度。目前，该连接方案已经在山东禹城市站南片区棚户区改造项目、河北峰峰第一中学新校区项目、中国科学院重庆科学中心一期工程EPC项目等成功应用。
图3 可调组合直螺纹套筒连接方案现场图
二、可调组合直螺纹套筒+组合挤压套筒连接方案
可调组合直螺纹套筒+组合挤压套筒连接方案为三一筑工可调组合直螺纹套筒连接方案的探索创新，该方案预制空腔柱角筋采用“可调组合钢筋机械连接接头”，中部筋采用新型的“组合套筒挤压接头”，具体见下图：
图4 可调组合直螺纹套筒+组合挤压套筒连接方案节点图
该方案既融合了可调组合直螺纹套筒容错好、调整方便和组合挤压套筒安装快、成本低的特点，使得预制空腔柱安装又快、又便宜。可调组合直螺纹套筒+组合挤压套筒连接方案已经在张家界万众筑工研发培训楼等项目成功应用。
图5 可调组合直螺纹套筒+组合挤压套筒连接方案现场图
三、内插式连接方案
内插式连接方案中，预制空腔柱构件下部不出筋，施工时在基础底板预留连接钢筋，基础底板混凝土浇筑完毕后，吊装预制空腔柱，将预留连接钢筋竖直插入预制空腔柱的空腔内，通过空腔内后浇混凝土使预制空腔柱与基础底板之间连成整体。
图6 内插式连接方案节点图
该方案省去了预制构件钢筋连接、模板安装等工序，有效降低了构件安装时间、用工成本，使得构件安装效率大幅提高，具有良好的经济效益。该连接方案已经在长沙云谷嘉苑商住等项目成功应用。
图7 内插式连接方案现场图
四、倒插式连接方案
倒插式连接方案中，预制空腔柱两端出筋，基础底板浇筑混凝土前，将预制柱下部钢筋插入基础梁或承台内，与基础底板整体浇筑到一起。该连接方案整体受力好，结构受力计算及适用范围与传统现浇钢筋混凝土柱保持一致，广泛适用于各类地下室结构，并已在娄底三一街区二期等项目成功应用。
图8 倒插式连接方案示意图
图9 倒插式连接方案现场图
通过对预制空腔柱连接方案的探索，三一筑工提供了不同工况下的多种技术选择方案，这不仅体现了三一筑工强大的研发和创新能力，同时也为建筑工业化发展提供了诸多思路。
未来，三一筑工将继续扩大研发创新投入，融合前沿的建筑、结构及施工新技术，不断探索，为装配式建筑领域的发展持续赋能；与此同时，三一筑工将始终牢记“把建筑工业化”的使命，矢志不渝地推动中国装配式建筑向更好、更快、更便宜的方向迈进。
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